一、宇宙学的理论基础由于弱作用和强作用都是短程力,在宇宙学中不起作用,而电磁作用虽为长程力,但电荷有正有负,在大尺度上来看将两两相消,在宇宙学整体上看也基本不起作用.因此,在宇宙学中真正起支配作用的只有万有引力.虽然牛顿早在300多年前就已经发现了万有引力定律,但牛顿力学框架本身却与宇宙学不相容.只有爱因斯坦的广义相对论才为宇宙学的研究提供了正确的科学框架。爱因斯坦的广义相对论为物理学家研究宇宙学的理论基础。爱因斯坦的广义相对论也是在经过天文上的所谓三大经典验证(水星近日点进动、光线的引力偏转、谱线的引力红移)而确立的.水星近日点进动光线的引力偏转谱线的引力红移二、宇宙学理论的发展1.爱因斯坦在1915年发表了他的广义相对论,又在1917年将广义相对论应用到宇宙学上.作为近似,爱因斯坦假设宇宙在大尺度上看来是均匀、各向同性的.这个近似后来被大尺度观测事实所证实,被称为宇宙学原理.爱因斯坦在此基础上提出了第一个现代宇宙学模型(爱因斯坦静态宇宙).2.1922年,弗里德曼(A.Friedmann)发展了爱因斯坦宇宙学,提出了动态宇宙模型.3.1929年,哈勃(E.P.Hubble)在观测上发现宇宙正在膨胀.至此,建立在广义相对论基础上的现代宇宙学基本框架(膨胀宇宙模型)诞生了.4.加莫夫(G.Gamow)于1946年提出了大爆炸宇宙学.加莫夫(G.Gamow)的大爆炸宇宙学三、宇宙学目前遇到的困惑什么是暗物质？早在1937年,茨维基(F.Zwicky)为了解释大星系团中星系速度太大的困难,提出了暗物质概念.此后,人们用光学方法和力学方法研究了许许多多天文现象,发现用力学方法测出的天体质量总比光学方法测出的要大很多倍,从而确凿地肯定了比重子物质高许多倍的暗物质的存在.暗物质：目前我们观察的世界都是通过电磁波的方式传递到我们的眼中，光也是一种电磁波，但即便是不可见光，我们也可以用探测仪探测到，比如红外线、紫外线、γ射线等。但是，宇宙中还存在不以电磁波方式传播的物质，而这种物质也遵守能量守恒定律，能被探测到引力和重力，但人类就是看不见它们，而这部分物质就叫做暗物质。黑洞就是暗物质的一种形式。中国锦屏极深地下暗物质实验室暗物质与反物质不同反物质已经不止一次地被科学家们探索到了，它们是的的确确存在的。上世纪二三十年代，就有科学家提出并发现了带正电的电子，它们都是在实验室里被发现的，但存在时间都很短暂，因为反物质在遇到和它对应的正物质时就会湮灭，也就是消失或转变为其他物质了。比如欧洲核子研究中心研究出来的反氢原子，这38个人工制造的反氢原子被“保存”了大约0.17秒，因为一旦这些反氢原子遇到空气中正常的氢原子，它们就会产生湮灭效应，消失不见了。尽管如此，这个时间已经被认为是反物质存在时间较长的一次了，一般它们都是转瞬即逝的。目前人类对暗物质的探索还是停留在理论阶段，因为它们一直都没有真正被发现。暗物质的寻找比反物质困难多了，因为我们不知道用什么办法来探测它们，因为我们看不见它们，不知道它们是以什么方式存在，也就不知道用什么方法来探测它们。但它们又确确实实地存在着。什么是暗能量？这样一个完全出乎意料的观测结果，从根本上动摇了对宇宙的传统理解。那么到底是什么样的力量，在促使所有的星系或者其他物质加速远离呢？科学家们将这种与引力相反的斥力来源，称为“暗能量”。至今我们能够给出的，只是一个十分粗略的宇宙结构“金字塔图景”：1、所熟悉的世界，即由普通的原子构成的一草一木、山河星月，仅占整个宇宙的4％，相当于金字塔顶的那一块。2、下面的22％，则为暗物质。这种物质由仍然未知的粒子构成，它们不参与电磁作用，无法用肉眼看到。但其和普通物质一样，参与引力作用，因此仍可能探测到。3、作为塔基的74％，则由最为神秘的暗能量构成。它无处不在，无时不在，由于我们对其性质知之甚少，所以科学家还不清楚如何在实验室中验证其存在。惟一的手段，仍然是通过天文观测这种间接手段来了解其奥秘。结束语